P - Fundação Santo André

Eficiência Energética
Fundação Santo André - Professor Mario Pagliaricci
INSTALAÇÔES ELÉTRICAS
1
Apresentação
2
Circuitos Elétricos - Monofásicos
3
Circuitos Elétricos - Trifásicos
4
Cálculo de Correntes
5
Dimensionamento
Eficiência
Energética
1- APRESENTAÇÃO
Eficiência
Energética
A implantação de um projeto de eficiência energética inclui, quase sempre, a
realização de uma instalação elétrica.
O objetivo deste estudo é fornecer os conhecimentos essenciais para entender o
problema.
Inclui:
 Circuitos Elétricos
 Cálculo de Correntes
 Dimensionamento de Cabos e Sistemas de Proteção
Eficiência
2- CIRCUITOS ELÉTRICOS - MONOFÁSICOS Energética
Circuitos Elétricos
Componentes Típicos
Circuito Típicos
I
V
gerador
P = V I cos
Onde:
P
V
I
Pap
FP
E
t
Pútil
η
carga
Pap = V I
FP = cos
potência em watts (W)
tensão em volts (V)
corrente em ampères (A)
ângulo de potência
potência aparente em volt-ampère (VA)
fator de potência (adimensional)
energia em joule (J)
tempo em segundos (seg)
potência útil em watts (W)
rendimento (adimensional)
E=Pt
Pútil = η P
3- CIRCUITOS ELÉTRICOS - TRIFÁSICOS
Eficiência
Energética
Componentes Típicos
Gerador Trifásico em Estrela
Carga Trifásica em Estrela
Gerador Trifásico em Triângulo
Carga Trifásica em Triângulo
Nota: As tensões eficazes de cada gerador e as impedâncias de cada carga devem ser iguais
3- CIRCUITOS ELÉTRICOS - TRIFÁSICOS
Eficiência
Energética
Ligações Típicas I
Gerador em Estrela ligado a
uma carga em Estrela
Gerador em Estrela ligado a
uma carga em Triângulo
I
Vfn
I
V
V
I
3- CIRCUITOS ELÉTRICOS - TRIFÁSICOS
Eficiência
Energética
Ligações Típicas II
Gerador em Triângulo ligado a
uma carga em Estrela
I
V
Gerador em Triângulo ligado a
uma carga em Triângulo
I
Vfn
V
IΔ
3- CIRCUITOS ELÉTRICOS - TRIFÁSICOS
Eficiência
Energética
Relações:
Para qualquer uma das 4 ligações anteriores, são válidas as relações:
P = 3 V I cos
Pap = 3 V I
FP = cos
E=Pt
Onde:
P
V
I
Pap
FP
η
E
t
Pútil
potência em watts (W)
tensão entre duas fases ou tensão de linha em volts (V)
corrente de linha em ampères (A)
potência aparente em volt-ampère (VA)
fator de potência (adimensional)
ângulo de potência
rendimento (adimensional)
energia em joules (J)
tempo em segundos (seg)
potência útil em watts (W)
Que conclusão podemos tirar?
Pútil = η P
3- CIRCUITOS ELÉTRICOS - TRIFÁSICOS
Eficiência
Energética
Relações:
Para qualquer uma das 4 ligações anteriores, são válidas as relações:
P = 3 V I cos
Pap = 3 V I
FP = cos
E=Pt
Pútil = η P
Onde:
P
V
I
Pap
FP
η
E
t
Pútil
potência em watts (W)
tensão entre duas fases ou tensão de linha (V)
corrente de linha (A)
potência aparente em volt-ampère (VA)
fator de potência (adimensional)
ângulo de potência
rendimento
energia medida em joules (J)
tempo em segundos (seg)
potência útil em watts (W)
Que conclusão podemos tirar?
Para calcular as correntes, não importa se a ligação é estrela ou triângulo.
3- CIRCUITOS ELÉTRICOS - TRIFÁSICOS
Eficiência
Energética
Outras informações
Existem alguns símbolos e algumas unidades que, embora não pertençam ao SI
(Sistema Internacional), são consagradas pelo uso:
CV = 735W
HP = 746W
kWh = 3,6 x 10+6 J
micro = µ = 10-6
kilo = k = 10+3
mega = M = 10+6
EkWh = PkW t h
Eficiência
Energética
4- CÁLCULO DE CORRENTES
Outras informações
Equipamento
Aquecedores resistivos, Fornos a
Resistência,Lâmpadas Incandescentes:
comuns, halógenas, dicróicas, etc
Fornos a Indução
convencional
Lâmpadas
convencional alto FP
Fluorescentes com
eletrônico
reator
eletrônico alto FP
Lâmpadas a vapor
convencional
metálico com reator convencional alto FP
Motores Monofásicos
até 5 CV
Motores Trifásicos
de 5 a 30 CV
acima de 30 CV
FP
(típico)
Observação
1,00
-
0,50
0,50
0,90
0,50
0,90
0,50
0,90
0,80
0,80
0,84
0,87
+ 25% para o reator
+ 25% p/ o reator e +
20% p/ a partida
= 0,75
= 0,82
= 0,91
= 0,93
Observações:
1. Para motores é preferível consultar tabela do fabricante.
é o símbolo de rendimento.
4- CÁLCULO DE CORRENTES
Eficiência
Energética
Exercício I
Formar grupos de 3 alunos e resolver os exercícios abaixo, assumindo os dados
complementares que julgar convenientes.
1. Indicar o esquema e calcular a corrente solicitada por uma luminária fluorescente
2 x 32 W ligada a um gerador monofásico 220 V. Sabe-se que o reator utilizado é
eletrônico de alto fator de potência.
2. Indicar o esquema e calcular a corrente solicitada por um motor monofásico de
1,5 CV ligado a um gerador também monofásico 220.
Eficiência
Energética
4- CÁLCULO DE CORRENTES
Exercício I
Formar grupos de 3 alunos e resolver os exercícios abaixo, assumindo os dados
complementares que julgar convenientes.
1. Indicar o esquema e calcular a corrente solicitada por uma luminária fluorescente
2 x 32 W ligada a um gerador monofásico 220 V. Sabe-se que o reator utilizado é
eletrônico de alto fator de potência. Respostas: FP = 0,900
I = 0,323A
2. Indicar o esquema e calcular a corrente solicitada por um motor monofásico de
1,5 CV ligado a um gerador também monofásico 220. Respostas: FP = 0,800
= 0,750 e
I = 8,35A
Eficiência
Energética
4- CÁLCULO DE CORRENTES
Análise de Esquema
Sabendo que L é a luminária do circuito anterior, analise o esquema abaixo e conclua.
I = 2,80
127V
V = 220V
5
1
L
..
L
fantasma
4- CÁLCULO DE CORRENTES
Eficiência
Energética
Conclusões:
a) é possível, alimentar um conjunto de cargas monofásicas com um gerador trifásico.
b) se, o número de cargas trifásicas não for múltiplo de 3, consideramos uma carga
fantasma; o erro será pequeno e a favor da segurança.
c) a tensão 220 foi calculada multiplicando 127 por raiz de 3; a corrente de 1,62
foi calculada multiplicando 0,323 por 5; e a corrente 2,80 multiplicando 1,62 por raiz de 3.
d) se as tensões eficazes dos geradores não forem iguais ou as impedâncias da carga
trifásica também não forem iguais, o processo de cálculo de correntes é extremamente
complexo.
4- CÁLCULO DE CORRENTES
Eficiência
Energética
Exercício II
Um transformador trifásico estrela 220/380 alimenta, nesta ordem, as seguintes cargas:
a. um motor trifásico de 10 CV ligado em triângulo
b. 5 luminárias a vapor metálico 220 V 400 W
c. uma lâmpada incandescente 220 V 100 W
Pede-se:
a) indicar o esquema elétrico completo
b) calcular as correntes em cada trecho
c) comentar
Observações: consultar tabelas e assumir os dados complementares que julgar necessários.
4- CÁLCULO DE CORRENTES
Eficiência
Energética
Soma de correntes
Correntes Alternadas são somadas vetorialmente.
Esta soma é trabalhosa e a probabilidade de cometer enganos é elevada.
Para contornar o problema foi desenvolvida a planilha ‘soma de correntes.xls” que permite
realizar esta operação com extrema facilidade.
Professor Mario Pagliaricci